我們對(duì)工程基因組的見解

關(guān)于CCR5基因經(jīng)過編輯以保護(hù)他們免受艾滋病毒感染的雙胞胎中國嬰兒出生的突發(fā)新聞再次將基因組工程置于熱烈討論的中心。人類和農(nóng)業(yè)基因組工程一直是許多研究人員和政策制定機(jī)構(gòu)關(guān)注的焦點(diǎn)，然而，基因組編輯工具不僅可以用于生成具有某些所需特征的生物，而且還可以用于更多地了解特定的生物機(jī)制。

農(nóng)業(yè)中的基因組編輯

植物病原體抗性一直是作物的理想特性，可以解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本高的主要問題。向吉等人。研究傳統(tǒng)的CRISPR-Cas9基因組編輯方法，發(fā)現(xiàn)廣泛的脫靶效應(yīng)可能是這種方法在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的主要障礙。因此，他們開發(fā)了兩種新的病毒誘導(dǎo)型基因組編輯系統(tǒng)。他們能夠證明新系統(tǒng)可以通過瞬時(shí)表達(dá)Cas9蛋白有效地減少病毒載量。在病毒感染之前和之后，轉(zhuǎn)基因植物中的脫靶位點(diǎn)似乎很少。

盡管CRISPR-Cas9允許以堿基對(duì)精確度對(duì)作物進(jìn)行靶向基因組編輯，但在農(nóng)業(yè)應(yīng)用途徑中仍然存在障礙。Armin Scheben和David Edwards討論了從實(shí)驗(yàn)室到農(nóng)場(chǎng)的基因組編輯作物的瓶頸，包括農(nóng)藝靶基因的發(fā)現(xiàn)和優(yōu)先排序的挑戰(zhàn)，以及政府如何嚴(yán)格監(jiān)管工程作物。Christine Tait-Burkard及其同事回顧了最近在養(yǎng)殖動(dòng)物物種中應(yīng)用基因組編輯方面的進(jìn)展，以及影響農(nóng)場(chǎng)動(dòng)物生產(chǎn)力，健康和福利的問題。

邁向精確編輯

如果基因組編輯方法可以實(shí)現(xiàn)零目標(biāo)和沒有目標(biāo)錯(cuò)誤，我們可能會(huì)更熟悉基因組工程生物。Ferhat Alkan及其同事提供了一個(gè)新的角度來評(píng)估CRISPR-Cas9脫靶效應(yīng);他們關(guān)注核酸雙鏈能量參數(shù)。Tao Guo及其同事關(guān)注Cas9誘導(dǎo)的非同源末端連接的錯(cuò)誤模式，從而設(shè)計(jì)了一種成對(duì)的指導(dǎo)RNA方法，以利用基因組編輯中準(zhǔn)確的非同源末端連接。

擴(kuò)展的工具箱

對(duì)于功能基因組研究等基因組編輯工具的爭(zhēng)議較小的應(yīng)用與農(nóng)業(yè)中的基因組編輯同樣具有挑戰(zhàn)性，需要擴(kuò)展替代工具以適應(yīng)各種基因組區(qū)域。Yong Lei及其同事回顧了DNA甲基化領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，當(dāng)前工具面臨的其余挑戰(zhàn)，以及新工具的未來發(fā)展如何能夠改善表觀遺傳標(biāo)記的精確添加或去除。

該特刊還包含Chao Li及其同事的擴(kuò)展基礎(chǔ)編輯工具，用于編輯植物中抗除草劑基因的多個(gè)拷貝;CRISPR-SKIP由Michael Gapinske及其同事編寫基因編輯基因拼接程序;和Raed Ibraheim及其同事的Neisseria meningtidis Cas9的體內(nèi)一體化腺相關(guān)病毒傳遞系統(tǒng)。的特殊問題還包括CRISPRO由費(fèi)雯麗AC Scheoonenberg和同事，這是為了獲得從CRISPR平鋪屏幕機(jī)械的見解，進(jìn)行蛋白質(zhì)和核苷酸序列級(jí)別的注解，以及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的3D可視化，以闡明官能團(tuán)殘基，并預(yù)測(cè)一個(gè)計(jì)算工具基因組編輯的表型結(jié)果。

隨著基因組編輯工具及其應(yīng)用的擴(kuò)展，顯然需要采取措施解決我們的道德問題，包括人類健康和食品中的安全問題。如何實(shí)現(xiàn)精確的基因組編輯的見解將能夠從不同方面指導(dǎo)基因組編輯的規(guī)則。我們的見解和未來的研究對(duì)于推動(dòng)該領(lǐng)域朝著健康的方向前進(jìn)至關(guān)重要。

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